ONERA test Facilities for Combustion in Aero Gas Turbine Engines, and Associated Optical Diagnostics
Résumé
The aim of this paper is to provide an overview of the ONERA test facilities devoted to the study of combustion in gas turbine engines. The objectives of the experimental studies performed with these test rigs are very ambitious and extend from building databases for the validation of codes and models used in numerical simulation to applied research for evaluating the performance of advanced aero injection systems in mono-sector, multi-sector or full annular combustion chambers. For more than ten years, aside from standard measurements (i.e., pressure, temperature, mass flowrates, gas analysis sampling), optical diagnostics have been widely associated with the test campaigns carried out in these rigs. Many optical methods are now very commonly used to measure for instance flow velocity fields, size and velocity of droplets, and the location of combustion zones. Other methods that are more difficult to implement, or still under development, are being increasingly used or proposed for measuring physical or chemical parameters, such as temperature, size of soot particles or concentration of combustion products. Examples of the results obtained with the ONERA test facilities and optical diagnostics are given, in order to illustrate the studies presented in this paper.
Cet article est destiné à donner une vue d’ensemble des moyens d’essais de l’ONERA permettant de mener des études de combustion dans les foyers de turbines à gaz aéronautiques. Les objectifs des études expérimentales conduites à l’aide de ces moyens sont assez larges et vont de la réalisation de bases de données pour la validation des codes de calculs et des modèles utilisés pour les simulations numériques à la mise au point de systèmes d’injection innovants dans des chambres de type monosecteur, multisecteur ou annulaire complète comme dans le cas des moteurs pour hélicoptères. Depuis plus de dix ans, à côté des mesures classiques de pression, température, débit, analyse de gaz par prélèvement, etc.., les diagnostics optiques sont largement associés aux campagnes d’essais réalisées dans ces installations. De nombreuses méthodes optiques sont maintenant communément employées pour mesurer, par exemple, les champs de vitesse dans les écoulements, la taille et la vitesse des gouttes de carburant, les zones dans lesquelles se développe la combustion, etc….D’autres méthodes optiques de mise en œuvre moins aisée ou pour certaines d’entre elles encore en développement sont également de plus en plus utilisées ou proposées pour mesurer des paramètres physiques ou chimiques comme la température, le nombre et la taille des particules de suies, la concentration des espèces chimiques dans les produits de combustion, etc…. Des exemples de résultats obtenus sur les bancs d’essais de l’ONERA à l’aide de diagnostics optiques sont présentés dans cet article afin d’illustrer les études effectuées.
Origine : Accord explicite pour ce dépôt
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